JP2522738B2

JP2522738B2 - 半導体装置用セラミックスパッケ―ジ及び半導体装置

Info

Publication number: JP2522738B2
Application number: JP4065348A
Authority: JP
Inventors: 鈴木　　剛; 宏幸高橋
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1992-03-23
Filing date: 1992-03-23
Publication date: 1996-08-07
Anticipated expiration: 2011-08-07
Also published as: JPH05267530A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＱＦＰ (Quad Flat Pa
ckage)、ＰＧＡ（Pin Grid Array）等の半導体装置用セ
ラミックスパッケージ及びこれを用いた半導体装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】ＱＦＰ（Quad Flat Package)、ＰＧＡ
（Pin Grid Array）等の半導体装置用セラミックスパッ
ケージは、一般にそのアルミナ等のセラミックス材料か
ら成るパッケージ本体が多層構造に形成され、その中央
部には、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体チップを収納するため
の矩形穴状のキャビティが形成されている。そして、パ
ッケージ本体の内部の各層の上面部には、Ｍｏ，Ｗ等の
導体ペーストを印刷・焼成して成るメタライズ層が配線
パターンとして形成され、これらの配線パターンは、キ
ャビティに収納される半導体チップと接続可能なように
キャビティの位置で外部に露出されている。

【０００３】また、パッケージ本体の内部の各層の配線
パターンは、各層に穿設されたビアホールに充填された
Ｍｏ，Ｗ等の導体ペーストを焼成して成る導体を介して
相互に導通・接続されている。そして、これらの配線パ
ターンは、パッケージ本体の最上層あるいは最下層にそ
の外表面部の周縁部に露出して設けられたビアホールに
充填されたＭｏ，Ｗ等の導体ペーストを焼成して成る導
体を介してリード端子やピン端子等の外部導出用端子に
導通・接続されている。

【０００４】そして、かかるパッケージ本体のキャビテ
ィに半導体チップを収納すると共に、該半導体チップと
パッケージ本体の配線パターンとをボンディングワイヤ
を介して接続し、さらに、コバール等の金属材料から成
る蓋体を、キャビティを閉蓋する位置でパッケージ本体
に装着して、キャビティ内に半導体チップを封止するこ
とにより、所望の半導体装置が得られる。

【０００５】尚、この種のセラミックスパッケージ、あ
るいは、これを用いた半導体装置にあっては、半導体チ
ップの発熱を防止するための放熱構造を設けることが多
々ある。この場合には、通常、キャビティがパッケージ
本体を貫通して形成され、このキャビティに金属材料か
ら成る放熱体が装着される。そして、半導体チップは、
キャビティ内でこの放熱体上に搭載される。

【０００６】ところで、この種のセラミックスパッケー
ジ、あるいは半導体装置においては、外部導出用端子と
ビアホールの近傍箇所におけるパッケージ本体との接
合、蓋体とパッケージ本体との接合、あるいは放熱体と
パッケージ本体との接合には、一般に銀ろうが用いられ
ている。そして、この場合、ビアホールの近傍箇所にお
けるセラミックス材料から成るパッケージ本体に、直接
的に銀ろうを介して外部導出用端子をろう付け・接合す
ることは困難であることから、通常、該パッケージ本体
の外部導出用端子との接合箇所にビアホール内の導体と
導通するＭｏ，Ｗ等から成るメタライズ層が形成され、
さらに、このメタライズ層にＮｉメッキが施される。そ
して、かかるＮｉメッキを施したメタライズ層にコバー
ル等の金属材料から成る外部導出用端子が銀ろうを介し
てろう付け・接合される。

【０００７】また、これと同様に、パッケージ本体と蓋
体、あるいはパッケージ本体と放熱体との接合箇所にお
いても、パッケージ本体のセラミックス上にメタライズ
層が形成され、さらに、このメタライズ層にＮｉメッキ
が施され、そのメッキ箇所にコバール等の金属材料から
成る蓋体や放熱体が銀ろうを介してろう付け・接合され
る。

【０００８】しかしながら、このように、従来のセラミ
ックスパッケージ、あるいは半導体装置においては、パ
ッケージ本体と外部導出用端子や、蓋体、放熱体等との
接合箇所にそれぞれメタライズ層を形成し、さらにＮｉ
メッキを施すようにしていたために、その製造工数が多
数必要となると共に、コスト的にも高価なものとならざ
るを得ないという不都合があった。

【０００９】また、特に、パッケージ本体と外部導出用
端子との接合箇所にあっては、その接合面を確保するた
めにパッケージ本体のメタライズ部がリード端子等の外
部導出用端子の幅よりも大きく形成されるので、端子間
の間隔を狭めることが困難なものとなっていた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる不都合
を解消し、パッケージ本体のセラミックス上にメタライ
ズ層やＮｉメッキを設けずとも、支障なく外部導出用端
子や蓋体、放熱体等を接合することができ、その製造工
数の削減やコスト低減を図ることができる半導体装置用
セラミックスパッケージ及び半導体装置を提供すること
を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の発明者達は、種
々の検討の結果、Ｃｕ、Ｓｎ及びＡｇ−Ｃｕ−Ｔｉ合金
を金属材料として含有する活性金属ろう材は、コバール
等の金属部材とセラミックス部材とを直接的に接合し得
るものであると知見した。

【００１２】すなわち、本発明者達の各種実験によれ
ば、かかる活性金属ろう材は、これを金属部材とセラミ
ックス部材との間に介在させて加熱・溶融させると、Ａ
ｇ−Ｃｕ−Ｔｉ合金中のＴｉがセラミックス部材に拡散
し、これにより、その後の冷却を経てセラミックス部材
に接合される。従って、銀ろう（Ａｇ−Ｃｕ合金）の場
合と異なり、セラミックス部材にメタライズ層やＮｉメ
ッキを設けることなく、金属部材とセラミックス部材と
を直接接合することができる。

【００１３】この場合、上記の接合に際して、活性金属
ろう材をあらかじめ金属部材に塗布しておくと、活性金
属ろう材とセラミックス部材との間に間隙が存在してし
まうことになる。この間隙は荷重を加えることである程
度解消されるが十分でない。従って、もし、活性金属ろ
う材の金属材料として、（Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ）合金のみ
を用い、このような状態で昇温すれば、（Ａｇ−Ｃｕ−
Ｔｉ）合金がセラミックス部材と十分にぬれていない状
態で昇温されることとなり、（Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ）合金
中のＴｉが金属部材側に一方的に拡散してしまう。通
常、金属中にＴｉは拡散し易く、拡散が進むと金属の組
成を脆化させてしまう。さらに、金属部材中へのＴｉの
拡散が始まると、（Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ）合金中のＴｉ濃
度が、セラミックス部材側より金属部材の方が比較的小
さくなり、セラミックス部材側のＴｉが金属部材側に移
動してしまう。この状態が進行すると、（Ａｇ−Ｃｕ−
Ｔｉ）合金が溶融してセラミックス部材とぬれ状態にな
っても、セラミックス部材側にＴｉが十分存在しないた
めに接合強度が確保できなくなってしまう。また（Ａｇ
−Ｃｕ−Ｔｉ）合金の箔溶融には高温を要するために、
溶融に続く冷却時には、セラミックス部材と金属部材と
の熱膨張係数の差異により、セラミックス部材と金属部
材との接合界面には、残留応力が発生し、セラミックス
部材及び金属部材の厚さによっては残留応力の一部を取
り除くために反りを生じ、また、残留応力がより大であ
る場合には、セラミックス部材にクラックを生じ、この
結果、接合強度が低下してしまう。

【００１４】このように、Ｔｉは、一般には、金属部材
に拡散し易いものであるものの、本発明に使用する活性
金属ろう材はＳｎを含有しているから、このＳｎにより
金属部材への一方的な拡散が阻止される。その結果、Ｔ
ｉの拡散により、金属部材が脆化するのを防止すると共
に、セラミックス部材へもＴｉが十分に拡散することと
なり、金属部材は活性金属ろう材を介して確実且つ強固
に接合される。

【００１５】一方、本発明に使用する活性金属ろう材が
含有するＣｕは、該活性金属ろう材の融点を調節するた
めのものである。すなわち、前記活性金属ろう材におい
ては、融点の高いＡｇ−Ｃｕ−Ｔｉ合金にＣｕを加え、
さらにＳｎを加えることにより、該活性金属ろう材の融
点が下がり、比較的低温で該活性金属ろう材が溶融する
ようになる。従って、セラミックス部材と金属部材との
接合に際して、比較的低温でセラミックス部材側にＴｉ
が拡散し始め、金属部材側への一方的な拡散がこの点か
らも防止できる。

【００１６】さらに、このように、本発明に使用する活
性金属ろう材の融点は比較的低いものとなるから、セラ
ミックス部材と金属部材との熱膨張係数の差に起因する
残留応力も緩和される。

【００１７】また、本発明に使用する活性金属ろう材の
作用を効果的に奏しめるためには、本発明者達の各種実
験によれば、前記Ｃｕ及びＳｎをそれぞれ活性金属ろう
材の金属材料の全体に対して５〜１５重量％含有せしめ
ると共に、前記Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ合金中のＴｉを該Ａｇ
−Ｃｕ−Ｔｉ合金の全体に対して１〜１０重量％含有せ
しめた活性金属ろう材を用いることが好ましいと知見し
た。

【００１８】すなわち、Ｃｕ、Ｓｎの含有量を５〜１５
重量％とすることにより、セラミックス部材と金属部材
との接合に際して、ろう流れがよく、またぬれ性にも優
れ、すが生じることがなく、均一なろう付けを行うこと
ができる。Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ合金中のＴｉが１重量％よ
り少ないと、セラミックス部材との接合性が悪くなり、
１０重量％を越えると、金属部材中にＴｉが拡散し過ぎ
て該金属部材がもろくなってしまう。

【００１９】尚、ＴｉをＴｉ単体の粉末でなく、Ａｇ−
Ｃｕ−Ｔｉ合金中に含有させるのは次の理由による。す
なわち、Ｔｉ粉末は活性力が高く、またＴｉＨの形で用
いても、６００℃以上ではＨ₂を放出し、活性Ｔｉとな
り、周囲のＣ、Ｈ、Ｎ等と反応して安定な化合物を形成
してしまい、もはやセラミックス部材と反応することが
できなくなるからである。

【００２０】以上のことを考慮し、本発明の半導体装置
用セラミックスパッケージは、前記の目的を達成するた
めに、半導体チップを収納するキャビティを有するセラ
ミックス材料から成るパッケージ本体と、該パッケージ
本体の内部に形成された配線パターンと、該配線パター
ンに前記パッケージ本体に設けられたビアホールに充填
されている導体を介して電気的に接続された外部導出用
端子とを備えた半導体装置用セラミックスパッケージに
おいて、Ｃｕ、Ｓｎ及びＡｇ−Ｃｕ−Ｔｉ合金を金属材
料として含有する活性金属ろう材により前記外部導出用
端子が前記ビアホールに充填されている導体及び前記ビ
アホールの近傍の周辺箇所の前記パッケージ本体に直接
的に接合されていることを特徴とする。

【００２１】そして、前記活性金属ろう材は、前記Ｃｕ
及びＳｎをそれぞれ前記全金属材料に対して５〜１５重
量％含有すると共に、前記Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ合金中の前
記Ｔｉを該Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ合金に対して１〜１０重量
％含有することを特徴とする。

【００２２】また、前記キャビティが前記パッケージ本
体を貫通して形成され、前記半導体チップの搭載部を有
する金属材料から成る放熱体が、該キャビティに装着さ
れて前記活性金属ろう材により前記パッケージ本体に直
接的に固着されていることを特徴とする。

【００２３】また、前記キャビティに収納される半導体
チップを該キャビティ内に封止する蓋体を接合する金属
材料から成るリング状の蓋体接合部が、前記パッケージ
本体のキャビティの周囲の表面部に前記活性金属ろう材
により直接的に固着されていることを特徴とする。

【００２４】また、本発明の半導体装置は、前記の目的
を達成するために、半導体チップを収納したキャビティ
を有するセラミックス材料から成るパッケージ本体と、
該パッケージ本体の内部に形成されて前記半導体チップ
に接続された配線パターンと、該配線パターンに前記パ
ッケージ本体に設けられたビアホールに充填されている
導体を介して電気的に接続された外部導出用端子とを備
えた半導体装置において、Ｃｕ、Ｓｎ及びＡｇ−Ｃｕ−
Ｔｉ合金を金属材料として含有する活性金属ろう材によ
り前記外部導出用端子が前記ビアホールに充填されてい
る導体及び前記ビアホールの近傍の周辺箇所の前記パッ
ケージ本体に直接的に接合されていることを特徴とす
る。

【００２５】そして、前記活性金属ろう材は、前記Ｃｕ
及びＳｎをそれぞれ前記全金属材料に対して５〜１５重
量％含有すると共に、前記Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ合金中の前
記Ｔｉを該Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ合金に対して１〜１０重量
％含有することを特徴とする。

【００２６】また、前記キャビティが前記パッケージ本
体を貫通して形成され、前記半導体チップの搭載部を有
する金属材料から成る放熱体が、該キャビティに装着さ
れて前記活性金属ろう材により前記パッケージ本体に直
接的に固着されていることを特徴とする。

【００２７】また、前記キャビティ内に収納された前記
半導体チップを封止する蓋体を接合する金属材料から成
るリング状の蓋体接合部が前記パッケージ本体のキャビ
ティの周囲の表面部に前記活性金属ろう材により直接的
に固着され、前記蓋体が該蓋体支持部に接合されている
ことを特徴とする。

【００２８】

【作用】前述したように、前記活性金属ろう材は、セラ
ミックス部材と金属部材とを直接的に接合し得るもので
あるので、本発明の半導体装置用セラミックスパッケー
ジ及び半導体装置によれば、前記外部導出用端子は、前
記パッケージ本体にメタライズ層やＮｉメッキを設けず
とも、単に、前記活性金属ろう材により、前記ビアホー
ルに充填されている導体及び該ビアホールの近傍の周辺
箇所のパッケージ本体に直接的にろう付けするだけで接
合される。従って、その接合を容易に行うことが可能と
なると共に、前記外部導出用端子間の間隔を小さくする
ことが可能となる。そして、この時、活性金属ろう材は
金属材料を主成分とするので、その接合が強固に行わ
れ、また、外部導出用端子と前記ビアホール内の導体と
の導通性が確実に確保される。

【００２９】また、これと同様に、前記放熱体を前記キ
ャビティに嵌着する場合にあっても、該放熱体を、単
に、前記活性金属ろう材により直接的に前記パッケージ
本体にろう付けするだけで、該パッケージ本体に強固に
接合される。

【００３０】さらに、前記蓋体接合部も、これを単に、
前記活性金属ろう材により直接的に前記パッケージ本体
にろう付けするだけで、該パッケージ本体に強固に接合
される。そして、該蓋体接合部は金属材料から成るの
で、これに前記蓋体を接合するに際しては、シームウェ
ルド封止や金−錫合金等の適当な金属ろう材を用いて容
易にその接合を行うことが可能となる。

【００３１】

【実施例】本発明の第１の実施例を図１及び図２に従っ
て説明する。図１は第１の実施例の半導体装置用セラミ
ックスパッケージの斜視図、図２はその説明的な縦断面
図である。

【００３２】図１及び図２で、この半導体装置用セラミ
ックスパッケージＰ₁は、パッケージ本体１、リードフ
レーム２，２，２，２、放熱体３、蓋体接合部４を主要
構成として備える。

【００３３】パッケージ本体１は、アルミナ等のセラミ
ックス材料からシート積層法により多層配線構造として
略方形状に形成したものであり、その中央部には、半導
体チップ５（図２参照）を収納するためのキャビティ６
が該パッケージ本体１を貫通して設けられている。この
パッケージ本体１の内部には、その製造に際して各層の
上面部にＭｏ，Ｗ等の導体ペーストを所定のパターンで
印刷・焼成してなるメタライズ層である配線パターン７
が形成されている。

【００３４】配線パターン７は、キャビティ６に収納さ
れる半導体チップ５と接続可能なようにキャビティ６の
内部に露出され、図２に示すようにキャビティ６の位置
からパッケージ本体１の内部をその外周縁部に向かって
延在している。そして、パッケージ本体１の上面の周縁
部から配線パターン７に向かって複数のビアホール８が
穿設され、この各ビアホール８に充填されているた導体
９が配線パターン７に導通・接続されている。導体９
は、パッケージ本体１の製造に際して、その各層に穿設
したビアホール８に充填したＭｏ，Ｗ等の導体ペースト
を焼成してなるものであり、そのパッケージ本体１の上
面部に露出された部分は、外部導出用端子を接続するた
めの接続部９ａを形成する。

【００３５】図１に示すように、前記各リードフレーム
２は、例えば、金属材料であるコバールから成るもので
あり、パッケージ本体１の上面部の各辺に臨ませてその
外方に配置されたタイバー１０から該パッケージ本体１
の上面部の周縁部に向かって延設された外部導出用端子
である複数のリード端子１１を備え、各リード端子１１
の先端部は、図２に示すように前記接続部９ａの位置及
びその近傍の周辺箇所でパッケージ本体１上に活性金属
ろう材１２（詳細は後述する）を介して直接的に接合さ
れている。尚、図１で、参照符号１３を付したものは、
リード端子１１とパッケージ本体１との接合に際してリ
ードフレーム２の位置決め用として使用される位置決め
穴である。

【００３６】図２に示すように、前記放熱体３は、パッ
ケージ本体１の下部に装着されている。この放熱体３
は、キャビティ６に収納される半導体チップ５を搭載す
べく該キャビティ６の下部に挿入された搭載部１４と、
該搭載部１４のキャビティ６の下方に突出された下部か
らパッケージ本体１の下面に沿って延設されたフランジ
部１５と、搭載部１４の下端面の中央部から下方に突設
された突起部１６とを有し、これらはＣｕ−Ｗの金属材
料により形成され、その表面にはＮｉメッキが設けられ
ている。この場合、突起部１６は、活性金属ろう材１２
を介して搭載部１４の下面部に接合・固着されている。
そして、フランジ部１５の上面部、並びに搭載部１４の
側面部及び上面部には活性金属ろう材１２が塗布されて
おり、この活性金属ろう材１２を介して、フランジ部１
５がパッケージ本体１の下面部のキャビティ６の周縁部
に直接的に接合されていると共に、搭載部１４の側面部
がキャビティ６の内周面部に直接的に接合されている。
また、搭載部１４の上面部には、これに塗布された活性
金属ろう材１２を介してＭｏから成る薄肉の導体板１７
が接合され、この導体板１７上に半導体チップ５を支承
するようにしている。

【００３７】尚、放熱体３の突起部１６には、必要に応
じて金属材料からなる放熱フィン（図示しない）が活性
金属ろう材１２や適当な接着剤を用いて固着される。

【００３８】図１に示すように、前記蓋体接合部４はコ
バール等の金属材料により方形枠状に形成されたもので
あり、該蓋体接合部４は、図２に示すようにパッケージ
本体１の上面部のキャビティ６の周縁部に活性金属ろう
材１２を介して直接的に接合されている。

【００３９】このような構成を有する半導体装置用セラ
ミックスパッケージＰ₁においては、図２に示すよう
に、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体チップ７を前記放熱体３の
搭載部１４上に設けられた導体板１７上に搭載してキャ
ビティ６に収納すると共に、該半導体チップ５と前記配
線パターン７とをボンディングワイヤ１８を介して接続
し、さらに、コバール等の金属材料から成る蓋体１９を
前記蓋体接合部４上に搭載して該蓋体接合部４にシーム
ウェルド封止または金−錫合金の様な金属ろう材を用い
て固着することにより、半導体装置Ｗ₁が得られる。
尚、このような半導体装置Ｗ₁を得る際には、半導体チ
ップ５をセラミックスパッケージＰ₁に搭載する前に、
リード端子１１や、放熱体３、蓋体接合部４、配線パタ
ーン７の外部に露出した部分等にＮｉメッキ及びＡｕメ
ッキが施される。また、リードフレーム２のタイバー１
０は最後にリード端子１１から切り離され、各リード端
子１１が相互に分離される。

【００４０】このような半導体装置用セラミックスパッ
ケージＰ₁、あるいは、これを用いた半導体装置Ｗ₁に
おいては、前記リード端子１１、放熱体３及び蓋体接合
部４とパッケージ本体１との接合は、例えば次のように
行われる。

【００４１】すなわち、例えばリード端子１１の接合に
際しては、あらかじめ活性金属ろう材１２のペースト状
のものを各リード端子１１の先端部に印刷等により塗布
しておく。本実施例では、活性金属ろう材１２の塗布厚
は例えば４〜３０μｍであり、接合後の厚さは２〜１５
μｍとなった。

【００４２】ここで、活性金属ろう材１２のペースト状
のものは、Ｃｕ、Ｓｎ及びＡｇ−Ｃｕ−Ｔｉ合金を金属
材料として含有し、さらに、これに有機バインダ、可塑
剤及び揮発性溶剤を混成したものである。そして、より
詳細には、金属材料に占めるＣｕ及びＳｎの組成を、そ
れぞれ該金属材料の総重量に対して５〜１５重量％と
し、また、Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ合金に占めるＴｉの組成
を、該Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ合金の総重量に対して１〜１０
重量％とし、Ａｇ／Ｃｕの割合を７２／２８又は８５／
１５とし、有機バインダとしてアクリル樹脂を使用し、
可塑剤としてＤＯＰ（ジ−２−エチルヘキシル・フタレ
ート）を使用し、揮発性溶剤としてテルピネオールを使
用したものである。

【００４３】次いで、ペースト状の活性金属ろう材１２
中の揮発性溶剤を揮発・除去した後に、リードフレーム
２の各リード端子１１を活性金属ろう材１２を介して前
記接続部９ａの位置でパッケージ本体１上に圧接させ、
この状態で、図示しない真空炉（１０^-5ｍｍＨｇ）で所
定の温度（ろう材の融点より１０〜１００℃望ましくは
２０〜４０℃高く設定する）まで昇温・加熱し、次いで
冷却する。

【００４４】この時、活性金属ろう材１２においては、
まず、有機バインダであるアクリル樹脂が分解・除去さ
れる。加熱中、有機バインダが十分に分解・蒸発しない
でカーボンの形で残ると、活性状態にあるＴｉと反応し
て化合物ＴｉＣを生成してしまう。このＴｉＣが安定な
化合物なので、Ｔｉの活性度が低くなり、もはやパッケ
ージ本体１と反応することができなくなる。従って、有
機バインダとしては、本実施例のように蒸気圧の高いモ
ノマーの形に分解するアクリル樹脂を用いることが好ま
しい。

【００４５】次いで、例えば５００〜９００℃望ましく
は７００〜８４０℃例えば７６０℃で該活性金属ろう材
１２が溶融を開始する。そして、このように活性金属ろ
う材１２が溶融を開始すると、前記Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ合
金中のＴｉがパッケージ本体１に拡散し、該パッケージ
本体１と結合される。この時、前記Ｓｎにより、Ｔｉの
リード端子１１への一方的な拡散が阻止される。従っ
て、前記Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ合金中のＴｉは、パッケージ
本体１にも十分拡散し、これにより、加熱・溶融後の冷
却を経て、各リードフレーム２のリード端子１１は図２
に示すように、活性金属ろう材１２により直接的に、前
記接続部９ａに露出する導体９及びその近傍の周辺箇所
のパッケージ本体１に確実且つ強固に接合・固着され
る。そして、この時、活性金属ろう材１２は金属材料で
あるので、各リード端子１１は活性金属ろう材１２を介
して前記接続部９ａに電気的に導通し、さらに、該接続
部９ａから前記ビアホール８の導体９を介して前記配線
パターン７に導通・接続される。

【００４６】尚、かかるリード端子１１とパッケージ本
体１との接合に先立って、あるいは、その接合後に、各
リード端子１１の先端部は、図２に示すような形に折り
曲げ加工が施される。

【００４７】これと同様にして、前記放熱体３及び蓋体
接合部４もパッケージ本体１に活性ろう材１２を介して
直接的に接合され、その接合は確実且つ強固なものとな
る。

【００４８】このように、かかる半導体装置用セラミッ
クスパッケージＰ₁、あるいは半導体装置Ｗ₁にあって
は、金属部材及びセラミックス部材の両者に接合し得る
活性金属ろう材１２を用いることにより、コバール等の
金属材料から成るリード端子１１、放熱体３及び蓋体接
合部４をセラミックス材料から成るパッケージ本体１に
直接的に接合することができるので、その接合に際して
パッケージ本体１にメタライズ層やＮｉメッキを設ける
必要がなく、その接合を少ない工程数で容易に行うこと
ができる。そして、特に、リード端子１１の接合に際し
て、メタライズ層やＮｉメッキを設ける必要がないの
で、各リード端子１１の間隔をより小さなものとするこ
とができる。

【００４９】次に、本発明の第２の実施例を図３及び図
４に従って説明する。図３は第２の実施例の半導体装置
用セラミックスパッケージの斜視図、図４はその説明的
な縦断面図である。

【００５０】図３及び図４で、この半導体装置用セラミ
ックスパッケージＰ₂は、その主要構成としてパッケー
ジ本体２０、リードフレーム２１、蓋体接合部２２を備
える。

【００５１】パッケージ本体２０は、前記第１の実施例
と同様に、アルミナ等のセラミックス材料から多層配線
構造として略方形状に形成したものであり、その中央部
には、半導体チップ２３（図４参照）を収納するための
キャビティ２４が設けられている。この場合、キャビテ
ィ２４は、パッケージ本体２０を貫通しておらず、該パ
ッケージ本体２０の下層部により半導体チップ２３を搭
載するための搭載部２５が形成されている。そして、こ
の搭載部２５の上面部には、例えばＷから成る導体ペー
ストを印刷・焼成してなる平面的なメタライズ２６が形
成されている。また、パッケージ本体２０の上面部の各
辺の箇所には後述のリード端子の接合面を形成する凹部
２０ａが設けられている。

【００５２】また、このパッケージ本体１の内部には、
前記第１の実施例と同様に、キャビティ２４の位置から
パッケージ本体２０の外周縁部に向かって延在する配線
パターン２７が形成されている。この配線パターン２７
は、キャビティ２４の内部に露出され、また、図４に示
すように、パッケージ本体２０の前記各凹部２０ａの底
面部から配線パターン２７に向かって穿設されたビアホ
ール２８に充填されている導体２９に導通・接続されて
いる。ビアホール２８内の導体２９は、そのパッケージ
本体１の上面部に露出された部分が、外部導出用端子を
接続するための接続部２９ａを形成する。

【００５３】図３に示すように、前記リードフレーム２
１は、例えば、コバールから成るものであり、パッケー
ジ本体２０を囲むようにして配置された方形枠状のタイ
バー３０から該パッケージ本体１の上面部の各辺に向か
って延設された外部導出用端子である複数のリード端子
３１を備え、各リード端子３１の先端部は、図４に示す
ように前記凹部２０ａの接続部２９ａの位置及びその近
傍の周辺箇所で、前記第１の実施例と同様にパッケージ
本体２０に前記活性金属ろう材１２を介して直接的に接
合されている。これにより、各リード端子３１は活性金
属ろう材１２を介して前記ビアホール２８の導体２９を
介して配線パターン２７に導通接続されている。尚、図
３で、参照符号２１ａを付したものは、リード端子３１
とパッケージ本体２０との接合に際してリードフレーム
２１の位置決め用として使用される位置決め穴である。

【００５４】また、図３に示すように、前記蓋体接合部
２２は、前記第１の実施例と同様にコバール等の金属材
料により方形枠状に形成されたものであり、図４に示す
ようにパッケージ本体２０の上面部のキャビティ２４の
周縁部に前記活性金属ろう材１２を介して直接的に接合
されている。

【００５５】このような構成を有する半導体装置用セラ
ミックスパッケージＰ₂においては、図４に示すよう
に、半導体チップ２３を前記搭載部２５上のメタライズ
２６上に搭載してキャビティ２４に収納すると共に、該
半導体チップ２３と前記配線パターン２７とをボンディ
ングワイヤ３２を介して接続し、さらに、コバール等の
金属材料から成る蓋体３３を前記蓋体接合部２２上に搭
載して該蓋体接合部２２に活性金属ろう材１２や適当な
接着剤を用いて固着することにより、半導体装置Ｗ₂が
得られる。尚、このような半導体装置Ｗ₂を得る際に
は、前記第１の実施例と同様に半導体チップ２３をセラ
ミックスパッケージＰ₂に搭載する前に、リード端子３
１、配線パターン２７の外部に露出する部分、メタライ
ズ層２６等にＮｉメッキ及びＡｕメッキが施される。ま
た、リードフレーム２１のタイバー３０はリード端子３
１から切り離され、各リード端子３１が相互に分離され
る。

【００５６】かかる半導体装置用セラミックスパッケー
ジＰ₂、あるいは、これを用いた半導体装置Ｗ₂におい
ては、前記第１の実施例と全く同様にして、リード端子
３１及び蓋体接合部２２がパッケージ本体２０に活性金
属ろう材１２を介して直接的に接合するようにしたの
で、その接合に際してパッケージ本体２０にメタライズ
層やＮｉメッキを設ける必要がなく、その接合を少ない
工程数で容易に行うことができる。そして、特に、リー
ド端子３１の接合に際して、メタライズ層やＮｉメッキ
を設ける必要がないので、各リード端子３１の間隔をよ
り小さなものとすることができる。

【００５７】次に、本発明の第３の実施例を図５及び図
６に従って説明する。図５は第３の実施例の半導体装置
用セラミックスパッケージの斜視図、図６はその説明的
な縦断面図である。

【００５８】図５及び図６で、この半導体装置用セラミ
ックスパッケージＰ₃は、その主要構成としてパッケー
ジ本体３４、複数のピン端子３５及び放熱体３６を備え
る。

【００５９】パッケージ本体３４は、前記第１の実施例
と同様に、セラミックス材料から多層配線構造として略
方形状に形成したものであり、その中央部には、半導体
チップ３７（図６参照）を収納するためのキャビティ３
８がパッケージ本体３４を貫通して設けられている。そ
して、キャビティ３８の上部の内周縁部には、蓋体３９
（図６参照）を接合するための蓋体接合座面４０が形成
されている。

【００６０】また、このパッケージ本体３４の内部に
は、前記第１の実施例と同様に、キャビティ３８の位置
からパッケージ本体３４の外周縁部に向かって延在する
配線パターン４１が形成されている。この配線パターン
４１は、キャビティ３８の内部に露出され、また、図６
に示すように、パッケージ本体３４の上面から配線パタ
ーン４２に向かって穿設されたビアホール４２に充填さ
れている導体４３に導通・接続されている。ビアホール
４２内の導体４３は、そのパッケージ本体３４の上面部
に露出された部分が、外部導出用端子を接続するための
接続部４３ａを形成し、この接続部４３ａは、パッケー
ジ本体３４の上面部にキャビティ３８を囲むようにして
略格子状に配列されている。

【００６１】図５に示すように、前記各ピン端子３５
は、例えば、コバールから成るものであり、その頭部が
前記活性金属ろう材１２を介して前記接続部４３ａの位
置及びその近傍の周辺箇所でパッケージ本体３４に直接
的に接合されて、該パッケージ本体３４の上面部に立設
されている。この場合、これらのピン端子３５のうち、
パッケージ本体３４の各角部に位置するピン端子３５ａ
は、その胴部に傘状の円板体ａが形成されている。

【００６２】図６に示すように、前記放熱体３６は、パ
ッケージ本体３４の下部に装着されている。この放熱体
３６は、キャビティ３８に収納される半導体チップ３７
を搭載すべく該キャビティ３８の下部に挿入された搭載
部４４と、該搭載部４４のキャビティ３８の下方に突出
された下部からパッケージ本体３４の下面に沿って延設
されたフランジ部４５と、搭載部４４の下端面の中央部
から下方に突設された突起部４６とを有し、これらはＣ
ｕ−Ｗの金属材料により形成され、その表面にはＮｉメ
ッキが設けられている。この場合、突起部４６は、活性
金属ろう材１２を介して搭載部４４の下面部に接合・固
着されている。そして、フランジ部４５の上面部、並び
に搭載部４４の側面部及び上面部には活性金属ろう材１
２が塗布されており、この活性金属ろう材１２を介し
て、フランジ部４５がパッケージ本体３４の下面部のキ
ャビティ３８の周縁部に直接的に接合されていると共
に、搭載部４４の側面部がキャビティ３８の内周面部に
直接的に接合されている。また、搭載部４４の上面部に
は、これに塗布された活性金属ろう材１２を介してＭｏ
から成る薄肉の導体板４７が接合され、この導体板４７
上に半導体チップ３７を支承するようにしている。

【００６３】尚、放熱体３６の突起部４６には、必要に
応じて金属材料からなる放熱フィン（図示しない）が適
当な接着剤を用いて固着される。

【００６４】このような構成を有する半導体装置用セラ
ミックスパッケージＰ₃においては、図６に示すよう
に、半導体チップ３７を前記放熱体３６の搭載部４４上
に設けられた導体板４７上に搭載してキャビティ３８に
収納すると共に、該半導体チップ３７と前記配線パター
ン４２とをボンディングワイヤ４８を介して接続し、さ
らに、コバール等の金属材料から成る蓋体３９を前記蓋
体接合座面４０上に適当な接着剤を介して固着すること
により、半導体装置Ｗ₃が得られる。尚、このような半
導体装置Ｗ₃を得る際には、前記第１の実施例と同様に
半導体チップ３７をセラミックスパッケージＰ₃に搭載
する前に、ピン端子３５及び配線パターン４１の外部に
露出した金属部分等にＮｉメッキ及びＡｕメッキが施さ
れる。

【００６５】かかる半導体装置用セラミックスパッケー
ジＰ₂、あるいは、これを用いた半導体装置Ｗ₂におい
ては、前記第１の実施例と同様にして、ピン端子３５及
び放熱体３６がパッケージ本体３４に活性金属ろう材１
２を介して直接的に接合するようにしたので、その接合
に際してパッケージ本体３４にメタライズ層やＮｉメッ
キを設ける必要がなく、その接合を少ない工程数で容易
に行うことができる。そして、特に、ピン端子３５の接
合に際して、メタライズ層やＮｉメッキを設ける必要が
ないので、各ピン端子３５の間隔をより小さなものとす
ることができる。

【００６６】

【発明の効果】上記の説明から明らかなように、本発明
の半導体装置用セラミックスパッケージ及び半導体装置
によれば、セラミックス部材と金属部材との両者に接合
し得る活性金属ろう材により、金属材料から成る外部導
出用端子を、ビアホールに充填されている導体及びその
近傍の周辺箇所のパッケージ本体に直接的に接合するよ
うにしたことによって、前記パッケージ本体にメタライ
ズ層やＮｉメッキを設けずとも、単に、前記活性金属ろ
う材により直接的に外部導出用端子をビアホール内の導
体及びその近傍の周辺箇所のパッケージ本体にろう付け
するだけで、該ビアホール内の導体と導通させつつその
近傍の周辺箇所のパッケージ本体に強固に接合すること
ができ、その接合を少ない工程数で容易に行うことがで
きると共に、コスト低減を図ることができる。そして、
前記パッケージ本体にメタライズ層やＮｉメッキを設け
る必要がないので、外部導出用端子の間隔をより小さな
ものとすることができる。

【００６７】また、これと同様に、半導体セラミックス
パッケージ、あるいは半導体装置のパッケージ本体に金
属材料から成る放熱体や蓋体接合部を装着する場合にあ
っても、これらを活性金属材料を介して直接的に容易に
パッケージ本体に接合することができ、セラミックスパ
ッケージや半導体装置の製造工程数の削減を図ることが
できると共に、これらのコスト低減を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導体装置用セラミックスパッケージ
の第１の例の斜視図。

【図２】図１のパッケージの説明的な縦断面図。

【図３】本発明の半導体装置用セラミックスパッケージ
の第２の例の斜視図。

【図４】図３のパッケージの説明的な縦断面図。

【図５】本発明の半導体装置用セラミックスパッケージ
の第３の例の斜視図。

【図６】図５のパッケージの説明的な縦断面図。

【符号の説明】

１，２０，３４…パッケージ本体、３，３６…放熱体、
４，２２…蓋体接合部、５，２３，３７…半導体チッ
プ、６，２４，３８…キャビティ、７，２７，４１…配
線パターン、８，２８，４２…ビアホール、９，２９，
４３…ビアホールの導体、１１，３１…リード端子、３
５…ピン端子、１２…活性金属ろう材、１９，３３，３
９…蓋体、Ｐ₁〜Ｐ₃……半導体装置用セラミックスパ
ッケージ、Ｗ₁〜Ｗ₃…半導体装置。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体チップを収納するキャビティを有す
るセラミックス材料から成るパッケージ本体と、該パッ
ケージ本体の内部に形成された配線パターンと、該配線
パターンに前記パッケージ本体に設けられたビアホール
に充填されている導体を介して電気的に接続された外部
導出用端子とを備えた半導体装置用セラミックスパッケ
ージにおいて、Ｃｕ、Ｓｎ及びＡｇ−Ｃｕ−Ｔｉ合金を
金属材料として含有する活性金属ろう材により前記外部
導出用端子が前記ビアホールに充填されている導体及び
前記ビアホールの近傍の周辺箇所の前記パッケージ本体
に直接的に接合されていることを特徴とする半導体装置
用セラミックスパッケージ。
【請求項２】前記活性金属ろう材は、前記Ｃｕ及びＳｎ
をそれぞれ前記全金属材料に対して５〜１５重量％含有
すると共に、前記Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ合金中の前記Ｔｉを
該Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ合金に対して１〜１０重量％含有す
ることを特徴とする請求項１記載の半導体装置用セラミ
ックスパッケージ。
【請求項３】前記キャビティが前記パッケージ本体を貫
通して形成され、前記半導体チップの搭載部を有する金
属材料から成る放熱体が、該キャビティに装着されて前
記活性金属ろう材により前記パッケージ本体に直接的に
固着されていることを特徴とする請求項１記載の半導体
装置用セラミックスパッケージ。
【請求項４】前記キャビティに収納される半導体チップ
を該キャビティ内に封止する蓋体を接合する金属材料か
ら成るリング状の蓋体接合部が、前記パッケージ本体の
キャビティの周囲の表面部に前記活性金属ろう材により
直接的に固着されていることを特徴とする請求項１記載
の半導体装置用セラミックスパッケージ。
【請求項５】半導体チップを収納したキャビティを有す
るセラミックス材料から成るパッケージ本体と、該パッ
ケージ本体の内部に形成されて前記半導体チップに接続
された配線パターンと、該配線パターンに前記パッケー
ジ本体に設けられたビアホールに充填されている導体を
介して電気的に接続された外部導出用端子とを備えた半
導体装置において、Ｃｕ、Ｓｎ及びＡｇ−Ｃｕ−Ｔｉ合
金を金属材料として含有する活性金属ろう材により前記
外部導出用端子が前記ビアホールに充填されている導体
及び前記ビアホールの近傍の周辺箇所の前記パッケージ
本体に直接的に接合されていることを特徴とする半導体
装置。
【請求項６】前記活性金属ろう材は、前記Ｃｕ及びＳｎ
をそれぞれ前記全金属材料に対して５〜１５重量％含有
すると共に、前記Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ合金中の前記Ｔｉを
該Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ合金に対して１〜１０重量％含有す
ることを特徴とする請求項５記載の半導体装置。
【請求項７】前記キャビティが前記パッケージ本体を貫
通して形成され、前記半導体チップの搭載部を有する金
属材料から成る放熱体が、該キャビティに装着されて前
記活性金属ろう材により前記パッケージ本体に直接的に
固着されていることを特徴とする請求項５記載の半導体
装置。
【請求項８】前記キャビティ内に収納された前記半導体
チップを封止する蓋体を接合する金属材料から成るリン
グ状の蓋体接合部が前記パッケージ本体のキャビティの
周囲の表面部に前記活性金属ろう材により直接的に固着
され、前記蓋体が該蓋体支持部に接合されていることを
特徴とする請求項５記載の半導体装置。